DE3503724A1 - METHOD FOR CONTINUOUS BALANCING A ROTOR BALANCE, IN PARTICULAR A GRINDING WHEEL - Google Patents
METHOD FOR CONTINUOUS BALANCING A ROTOR BALANCE, IN PARTICULAR A GRINDING WHEELInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method according to the preamble of Claim 1.
Ein derartiges Verfahren ist aus der DE-OS 23 57 629 bekannt. Bei der Anwendung von Schleifscheiben oder ähnlichen Rotoren zur Bearbeitung von Werkstücken wird im Gegensatz zum bekannten Verfahren, bei dem eine konstante Drehzahl der Schleifscheibe vorliegt, eine konstante Schnittgeschwindigkeit und damit eine konstante Geschwindigkeit der zur Materialbearbeitung dienenden Umfangsflache des Rotors gefordert. Bei der Materialbearbeitung ergibt sich zwangsläufig eine Abnutzung an der Arbeitsfläche am Umfang des Rotors, insbesondere der Schleifscheibe, weshalb dann die Drehzahl des Rotors erhöht werden muß. In der Praxis ist es so, daß das Durchfahren eines Drehzahlbereichs von 750 bis 2000 Umdrehungen pro Minute erforderlich wird. Es läßt sich dann nicht mehr vermeiden, daß aufgrund der zwangsläufig vorgegebenen Massen von Lager, Spindel und Rotor, z.B.Spindel stock und Schleifscheibe, der Rotor im unterkritischen und überkritischen Bereich arbeitet und beim Übergang vom unterkritischen in den überkri-Such a method is known from DE-OS 23 57 629. When using grinding wheels or similar rotors for machining workpieces, in contrast to the known method in which the grinding wheel is rotating at a constant speed, a constant cutting speed and thus a constant speed of the peripheral surface of the rotor used for material processing is required. During material processing, there is inevitably wear and tear on the working surface on the circumference of the rotor, in particular the grinding wheel, which is why the speed of the rotor must then be increased. In practice it is so that it is necessary to pass through a speed range of 750 to 2000 revolutions per minute. It can then no longer be avoided that the rotor works in the subcritical and supercritical range and during the transition from the subcritical to the supercritical
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• 4• 4
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tischen Bereich den kritischen Drehzahlbereich durchläuft. Beim Durchlaufen des kritischen Drehzahlbereichs erfolgt eine Phasenverschiebung zwischen der Unwuchtwinke 11 age und der zu-table range passes through the critical speed range. When running through the critical speed range, there is a phase shift between the unbalance angle 11 age and the
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gehörigen Schwingbewegung von 0 nach 180 . Das vom Meßgeber ermittelte Schwingungssignal kann dann nicht mehr zur gezielten Steuerung des Massenausgleichs verwendet werden, da be im Durchlaufen des kritischen Drehzahlbereichs die angesprochene Phasenverschiebungsveriauf sich naturgemäß einstellt. .-appropriate oscillating movement from 0 to 180. That from the transducer The determined vibration signal can then no longer be used Targeted control of the mass balancing can be used, as be the mentioned in passing through the critical speed range The phase shift occurs naturally. .-
Das vom Meßgeber abgegebene Unwuchtsignal wird auch noch vom Maschinenverhalten beeinflußt, das nicht bekannt ist und sich ständig ändert, weil bei der Materiaibearbeitung mit Hilfe von Rotoren, z.B. mit Hilfe von Schleifscheiben, sich die Masse des Rotors laufend ändert. Andererseits ist jedoch, um eine genaue Materialbearbeitung zu erzielen, ein ständiges Auswuchten des Rotors, insbesondere der Schleifscheibe während des Bearbeitungsbetriebs, erforderlich, um schlechte Bearbeitungsqualität, Rattern, Wenigkeiten und unerwünschte Relativbewegungen zwischen Werkstück und Drehwerkzeug zu verme iden.The unbalance signal emitted by the encoder is also transmitted by the Affects machine behavior that is not known and is constantly changing, because with the help of material processing of rotors, e.g. with the help of grinding wheels, the The mass of the rotor changes continuously. On the other hand, however, in order to achieve accurate material processing, a constant Balancing the rotor, especially the grinding wheel during the machining operation, required to bad Machining quality, chatter, saints and undesirable To avoid relative movements between workpiece and turning tool iden.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren der ein-1 gangs genannten Art zu schaffen, bei dem auch beim Durchlaufen des Rotors durch den kritischen Drehzahlbereich eineThe object of the invention is therefore to provide a method of the type initially mentioned one 1, wherein also when passing through the rotor through a critical speed range
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genaue Auswuchtung des Rotors während des betriebs erreicht wird.accurate balancing of the rotor is achieved during operation.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved according to the invention by the characterizing Features of claim 1 solved.
Die Unteransprüche kennzeichnen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.The subclaims characterize advantageous developments the invention.
Hierdurch wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß die bearbeitung eines Werkstücks mitteis des Rotors immer mit konstanter bearbeitungs- bzw. Schnittgeschwindigkeit erfolgen kann, wobei die Qualität der bearbeitung aufgrund der genauen Auswuchtung des Rotors auch im kritischen Drehzahlbereich immer gewährleistet wird.This is achieved in an advantageous manner that the processing of a workpiece in the middle of the rotor always take place at a constant machining or cutting speed can, whereby the quality of the machining due to the precise balancing of the rotor always in the critical speed range is guaranteed.
Für die Bemessung der Testmenge der bei einem Ausgleichsvorgang zunächst in eine der Ausgleichskarrmern einzubringenden Ausgleichsflüssigkeit empfiehlt es sich,die kleinste genau reproduzierbare Menge an Ausgleichsflüssigkeit zu wählen. Diese ist vorgegeben durch die Schaltzeiten der Ventile, mit denen das Einbringen der Ausgleichsflüssigkeit in die Ausgleichskamnern bemessen wird, der Arbeitsgeschwindigkeit der Auswerteelektronik bzw. des für die Auswertung verwendeten Rechners und dem normalerweise vorhandenen Druck in der Zuleitung für die Ausgieichsf1üssigkeit.For the measurement of the test quantity in a compensation process initially to be introduced into one of the compensatory boxes It is recommended that the balancing fluid be the smallest precisely reproducible Amount of balancing liquid to be selected. These is specified by the switching times of the valves with which the introduction of the compensation fluid into the compensation chambers is measured, the operating speed of the evaluation electronics or the computer used for the evaluation and the pressure normally present in the supply line for the equalizing liquid.
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Die Testmenge der Ausgl e i chs f 1 iiss i gkei t wird bevorzugt in die der ermittelten Unwuchtwinke11 age entgegengesetzt liegende Karnner eingebracht, weil hierdurch die bestmögliche Genauigkeit bei der Ermittlung der zwischen dem Rotor und dem Meiiwertaufnehmer wirksam werdenden Übertragungsfunktion, die sich als die vorstehend bezeichnete Phasenverschiebung und als Amplitudenfehler im vom Meßgeber für die Unwuchtgr ülie abgegebenen Amplitudensignal gegenüber der tatsächlichen am Rotor vorhandenen Unwuchtgröße auswirkt.The test amount of the compensation is preferred in the of the determined unbalance angle Karnner introduced, because this provides the best possible accuracy when determining the between the rotor and the average value transducer effective transfer function that as the phase shift referred to above and as an amplitude error in the output from the transducer for the unbalance size Amplitude signal versus actual am Rotor has an effect on the size of the unbalance.
In bevorzugter Weise wird die bei dem jeweiligen Ausgleichsvorgang ermittelte Phasenverschiebung abgespeichert als Ausgangswert für den nächstfolgenden Ausgleichsvorgang. Man ge^ winnt dadurch für die aufeinanderfolgenden Ausgleichsvorgähge eine feingestufte Phasenanpassung, insbesondere im kritischen Drehzahlbereich, oder es wird ein Selbstlernprozeß erreicht, wenn die Abspeicherung der Phasenverschiebung bzw. des Skalierungsfaktors für eine erneute nachfolgende Ermittlung des Übertragungsverhaltens (Phasenverschiebung, Arnplitudenübertragungsfehler) der Übertragungsstrecke zwischen Rotor und Meßgeber gespeichert wird.The phase shift determined in the respective compensation process is preferably stored as an initial value for the next equalization process. Man ge ^ Thereby wins for the successive balancing processes a finely graded phase adjustment, especially in the critical speed range, or a self-learning process is achieved, if the storage of the phase shift or the Scaling factor for a new, subsequent determination the transmission behavior (phase shift, amplitude transmission error) the transmission path between the rotor and transducer is stored.
Um Auswirkungen von Ni cht 1 inear i täten bei der Übertragung der Unwuchtsignale gering zu halten, ist es von Vorteil, nur die Hälfte der für den Ausgleich der Restunwucht ermittelten Aus-To avoid the effects of not 1 inearities in the transmission of the To keep the imbalance signals low, it is advantageous to only use the Half of the balance determined to compensate for the residual imbalance
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gJeichsmenge der Ausgleichsflüssigkeit zu verwenden. Die benötigte Ausgieichsf1üssigkeit wird bevorzugt auf zwei Ausg 1 e i chskarrrner η verteilt.Use the same amount of compensation fluid. The required leveling liquid is preferably used on two levels 1 e i chskarrrner η distributed.
Für die fortlaufende Unwuchtmessung empfiehlt sich das "Auto-Tr ack i ng-iVießver f ahr en" , das aus Hofmann News, Nr. 5 der Fa. Gebr. Hofmann GmbH Öc Co.,KG, D-6102 Pfungstadt bekannt ist. Bei diesem Verfahren handelt es sich um die Kombination eines über den gesamten Drehzahlbereich des Wuchtkörpers kontinuierlich mitgeführten Filters (Tracking-Filter), einer phasenempfindlichen Gleichrichtung und einer automatischen Selektivitätsanpassung während der Messung.The "Auto-Tr acking-iVießverf ahr en", which is known from Hofmann News, No. 5 from Gebr. Hofmann GmbH Öc Co., KG, D-6102 Pfungstadt, is recommended for continuous unbalance measurement. This method is a combination of a filter (tracking filter) that is continuously carried along over the entire speed range of the balancing body, a phase-sensitive rectification and an automatic selectivity adjustment during the measurement.
Die beiliegenden Figuren dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung. Es zeigt:The accompanying figures serve to further explain the invention. It shows:
Fig. 1 zwei Kurvendarstellungen für das Schwingungsverhalten eines unwuchtigen Rotors, der aus dem unterkritischen Drehzah1 bereich in den überkritischen Drehzahlbereich hochdreht;Fig. 1 shows two graphs for the vibration behavior of an unbalanced rotor from the subcritical Speed range up to the supercritical speed range;
Fig. 2 in schematischer Blockschaltbilddarstellung die Anordnung der einzelnen Funktionsbausteine, die bei Durchführung der Erfindung zur Anwendung korimen undFig. 2 in a schematic block diagram representation Arrangement of the individual function blocks that are used when carrying out the invention korimen and
Fig. 3 ein Fl ußdi agrarrm, in welchem der er ί i ndungsgefnäße Ablauf eines Auswuchtvorgangs dargestellt ist.Fig. 3 a Fl ußdi agrarrm, in which the invention vessels Sequence of a balancing process is shown.
In der Kurvendarstellung der Fig.la ist der Amplitudenver1 auf eines gedämpft schwingenden, unwuchtigen Rotors dargestellt, wobei auf der Abszisse das Verhältnis η von Erregerkreisfrequenz Q des unwuchtigen Rotors zu der Eigenkreisfrequenz ω e des Rotors und auf der Ordinate das Verhältnis von Schwingwegvektor X zu Schwerpunktsexzentrizität y aufgetragen sind. Die Dämpfung D beträgt 0,1. In der Kurvendarstellung der Fig. Ib ist der Verlauf der Phasenverschiebung φ gegenüber dem vorstehend beschriebenen Frequenzverhältnis Ή aufgetragen und zwar beginnend im unterkritischen Drehzah1bereich (Phasenverschiebung φ = 0) ansteigend durch den kritischen Drehzahlbereich (Resonanzbereich) bis in den überkritischen Drehzahlbe-In the curve representation of Fig.la the amplitude ver1 is on a damped vibrating, unbalanced rotor shown, where on the abscissa the ratio η of the excitation circular frequency Q of the unbalanced rotor to the natural angular frequency ω e of the rotor and the ratio of the oscillation path vector X to the center of gravity eccentricity y are plotted on the ordinate. The attenuation D is 0.1. In the graph of Fig. Ib is the course of the phase shift φ compared to the Frequency ratio Ή described above and plotted starting in the subcritical speed range (phase shift φ = 0) increasing through the critical speed range (resonance range) to the supercritical speed range
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reich (PhasenverSchiebung φ = 180 ). Wie insbesondere aus
der Kurvendarstellung Ib zu ersehen ist, verändert sich die
Phasenverschiebung zwischen der Winkellage der Unwucht am
Rotor gegenüber der hieraus resultierenden Schwingbewegung
mit steigender Drehzahl sehr stark, so daß bei Rotoren, die in diesem Drehzahl bereich drehen bzw. arbeiten und eine Unwucht
aufweisen, ein einwandfreier Unwuchtausgleich nicht
mögi ich war.O
rich (phase shift φ = 180). As can be seen in particular from the graph Ib, the phase shift between the angular position of the unbalance on the rotor changes very strongly with increasing speed compared to the resulting oscillating movement, so that rotors that rotate or work in this speed range and have an imbalance , a perfect unbalance compensation was not possible.
Bei dem in der Fig. 2 dargestellten Ausfuhrunsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung der Erfindung ist von einer nicht näher dargestellten Schleifmaschine eine Schleifscheibe 1 gezeigt, deren während des Sch Ieiίbetriebs entstehende Unwuchten fortlaufend in aufeinanderfolgenden Ausgleichsvorgängen ausgeglichen werden. Die von der Unwucht der Schleifscheibe 1 hervorgerufenen Schwingungen werden über eine Übertragungsstrecke 5 von einem Meßgeber 2, insbesondere einem Beschleunigungsaufnehmer erfaßt und in Form von entsprechenden Meßsignalen an eine Meß- und Regele1ektronik 3 weitergeleitet. Diese Elektronik setzt sich zusammen aus einer Meßelektronik 3a, in welcher die Unwuchten der Schleifscheibe 1 über den gesamten Drehzahl bereich der Schleifscheibe hin fortlaufend nach Größe und Richtung ermittelt werden, und einer nachgeschalteten Auswerte- und Regelelektronik 3b, in der in Abhängigkeit von den jeweils ermittelten Unwuchtwerten, wie im einzelnen noch anhand der Fig. 3 erläutert wird, eine Venti1 einrichtung 4 einer beispielsweise aus der DE-OS 23 57 629 bekannten in der Figur jedoch nicht näher dargestellten Ausgleichseinrichtung angesteuert wird.In the exemplary embodiment shown in FIG Apparatus for carrying out the invention is a grinding wheel from a grinding machine not shown in detail 1, the imbalances of which occurring during the Sch Ieiίbetriebs continuously in successive balancing processes be balanced. The vibrations caused by the unbalance of the grinding wheel 1 are transmitted via a transmission path 5 detected by a transducer 2, in particular an accelerometer, and in the form of corresponding Measurement signals are forwarded to measurement and control electronics 3. This electronics is made up of measuring electronics 3a, in which the imbalances of the grinding wheel 1 can be continuously determined according to size and direction over the entire speed range of the grinding wheel, and a downstream evaluation and control electronics 3b, in depending on the imbalance values determined in each case, as will be explained in detail with reference to FIG. 3, a Venti1 device 4, for example from DE-OS 23 57 629 known in the figure but not shown in detail compensation device is controlled.
Der bei der Erfassung der von der Rotorunwucht ausgelösten Schwingungen in der Übertragungsstrecke 5 vorhandene Phasenunterschied (Phasenverschiebungφ ) zwischen Unwuchtwinkel 1 ageThe phase difference present in the transmission path 5 when the vibrations triggered by the rotor imbalance are recorded (Phase shiftφ) between unbalance angle 1 age
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und hiervon ausgelöster Schwingbewegung sowie der maschinenbedingte Amplitudenübertragungsfehler in der Übertragungsstrecke 5 werden nach Erfassung der vom Meßgeber 2 abgegebenen Meßsignale durch die Meßelektronik 3a in der Auswerteelektronik 3b, welche beispielsweise ein Rechner sein kann, wie folgt festgestellt und dann zur entsprechenden Steuerung der Ventile der Venti1 einrichtung 4 verwendet.and the oscillating movement triggered by this as well as the machine-related Amplitude transmission error in the transmission link 5, after the measurement signals emitted by the measurement transmitter 2 have been detected by the measurement electronics 3a in the evaluation electronics 3b, which can be a computer, for example, determined as follows and then to the appropriate control of the valves of valve device 4 are used.
Nach dem Erfassen der vom Meßgeber 2 abgegebenen Unwuchtmeßsignale, welche noch mit dem auch maschinenbedingten Phasenfehler und Amplitudenfehler der Übertragungsstrecke 5 behaftet sind, wird eine geringe Testmenge der Ausgleichsi1üssigkeit in die der Unwuchtwinke11 age am Rotor 1 gegenüberliegende Ausgl e i chskarrmer eingespritzt. Es wird die hieraus resultierende Restunwucht wiederum gemessen und gegebenenfalls bei Einhaltung der Toleranz der Unwuchtausgleichsvorgang abgebrochen. Wenn die Restunwucht die Toleranzgrenze überschreitet, wird aus den Werten der Anfangsunwucht, die noch mit dem Phasenfehler und Amplitudenfehler behaftet sind, aus eier Testmenge der Ausgleichsflüssigkeit und der Winkellage der Kammer, in welche die Testmenge der Ausgleichsflüssigkeit eingebracht wurde, sowie aus der gemessenen Restunwucht nach dem Einbringen der Testmenge der Ausgleichsflüssigkeit, der Amplitudenfeh 1 er und der Phasenfehler in der Übertragungs-After the unbalance measurement signals emitted by the encoder 2 have been recorded, which still with the machine-related phase error and amplitude errors of the transmission link 5 are afflicted a small test amount of the compensation fluid will be used into the one opposite the unbalance angle on rotor 1 Compensating barrels injected. It becomes the resulting Residual unbalance measured again and, if necessary, at Compliance with the tolerance of the unbalance compensation process canceled. If the residual imbalance exceeds the tolerance limit, is derived from the values of the initial unbalance that are still associated with the Phase errors and amplitude errors are fraught with eggs Test amount of the balancing liquid and the angular position of the Chamber in which the test amount of the balancing liquid was introduced, as well as from the measured residual imbalance after the introduction of the test amount of the compensating liquid, the Amplitude error and the phase error in the transmission
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strecke 5 ermittelt und bei der Bemessung der Ausgl e i chsrnenge,
mit welcher die Restunwucht ausgeglichen wird, verwenoet.
Der SkaJierungsfaktor für die Phasenverschiebung ist gespeichert
und kann bei der Ermittlung des Phasenverzugs im nachfolgenden
Unwuchtausgleichsvor gang verwendet werden. In Abhängigkeit
von der ermittelten Ausgleichsmenge wird dann das entsprechende Ventil bzw. die entsprechenden Ventile der Ventil
e i nr i chtung k für einen bestimmten Zeitraum geöffnet, so
daß die entsprechende Ausgleichsmenge der Ausgleichsflüssigkeit
in die entsprechende Ausgl ei chskanrmer bzw. entsprechenden Ausgle i chskarrmer η eingebracht wird.section 5 is determined and used when dimensioning the compensation with which the residual imbalance is compensated. The scaling factor for the phase shift is stored and can be used to determine the phase delay in the subsequent unbalance compensation process. Depending on the determined compensation amount, the corresponding valve or the corresponding valves of the valve device k is then opened for a certain period of time, see above
that the corresponding compensation amount of compensation liquid is introduced into the corresponding compensation ei chskanrmer or corresponding compensation η.
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
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